2019-2020学年高中生物人教版必修2一课三测：第4章第1节　基因指导蛋白质的合成 13页

第 4 章 基因的表达 第 1 节 基因指导蛋白质的合成 记一记 知识图谱 判一判 1.RNA 与 DNA 的组成上，五碳糖种类和碱基种类均完全不 同。(×) 2．RNA 通常为单链结构，分子中没有氢键。(×) 3．转录是以 DNA 分子的两条链作为模板合成 RNA 的过程。 (×) 4．仅 mRNA 是由转录产生的，tRNA 与 rRNA 不是由转录产 生的。(×) 5．转录可以在细胞核中进行，也可以发生在线粒体和叶绿体 中。(√) 6．转录所需要的酶与复制所需要的酶基本相同。(×) 7．翻译过程不需要酶的催化，但需要消耗 ATP。(×) 8．同一细胞中转运同一种氨基酸时所用的 tRNA 可能不同。 (√) 9．复制、转录及翻译过程中均有碱基互补配对现象，且碱基 对类型也都相同。(×) 10．一个 mRNA 上可同时结合多个核糖体，共同完成一条肽 链的合成。(×) 悟一悟 1.关于转录、翻译过程中的“两点提醒” (1)转录的产物：不只是 mRNA，还有 tRNA、rRNA，但只有 mRNA 可携带遗传信息，3 种 RNA 都参与翻译过程，只是作用不 同。 (2)转录和翻译的场所： ①真核细胞 细胞核：DNA 复制、转录 细胞质 核糖体：翻译 叶绿体 线粒体 DNA 复制、 转录、翻译 ②原核细胞：细胞质(DNA 复制、转录、翻译)。 ③病毒：寄主细胞内(遗传物质的复制、转录、翻译)。 2．基因表达计算中的三个“看清楚” (1)看清楚 DNA 上的碱基单位，是“对”数还是“个”数。 (2)看清楚是mRNA 上“密码子”的个数，还是“碱基”个数。 (3)看清楚是合成蛋白质所需的氨基酸的“个数”，还是“种 类数”。 感悟体会： 练一练 1.[2019·浙江学业水平测试]细菌、真菌和动植物都共用一套遗 传密码。这说明生物具有( ) A．适应性 B．变异性 C．统一性 D．多样性 答案：C 2．[2019·山东学业水平测试]下列关于密码子的叙述，错误的 是( ) A．密码子在 mRNA 上 B．每种氨基酸只能对应一种密码子 C．密码子由三个相邻碱基组成 D．密码子可与 tRNA 上相应碱基互补配对 答案：B 3．[2019·浙江学业水平测试]如图表示真核生物遗传信息的转 录过程，下列叙述错误的是( ) A．以①链为模板，转录出②链 B．②与核糖体结合，指导蛋白质合成 C．②的转录主要发生在线粒体 D．③表示 RNA 聚合酶 解析：②的转录主要发生在细胞核，故 C 项错误。 答案：C 4．[2019·广东学业水平测试]真核细胞中，某多肽链的合成示 意图如下，其中①、②、③为核糖体上结合 tRNA 的 3 个位置，a、 b 均是由 mRNA 上 3 个相邻的核苷酸组成的结构。下列叙述正确 的是( ) A．在该 mRNA 中 a、b 均为密码子 B．一个 mRNA 只能与一个核糖体结合 C．③位置供携带着氨基酸的 tRNA 进入核糖体 D．若 b 中的 1 个核苷酸发生替换，则其决定的氨基酸一定改 变 答案：C 知识点一 核糖核酸(RNA) 1.核糖体 RNA(rRNA)在核仁中通过转录形成，与核糖核蛋白 组装成核糖体前体，再通过核孔进入细胞质中进一步成熟，成为 翻译的场所，翻译时 rRNA 催化肽键的连接。下列相关叙述错误 的是( ) A．rRNA 的合成需要 DNA 作模板 B．rRNA 的合成及核糖体的形成与核仁有关 C．翻译时，rRNA 的碱基与 tRNA 上的反密码子互补配对 D．rRNA 可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能 解析：rRNA 是以 DNA 的一条链为模板转录形成的，因此 rRNA 的合成需要 DNA 作模板，A 项正确；核仁与某种 RNA(rRNA) 的合成及核糖体的形成有关，B 项正确；翻译时，mRNA 上的碱 基与 tRNA 上的反密码子互补配对，C 项错误；rRNA 能催化肽键 的连接，可见其具有催化功能，即可降低氨基酸间脱水缩合所需 的活化能，D 项正确。 答案：C 知识点二 遗传信息的转录 2.如图中的 a、b、c、d 分别代表人体内的四种化合物，下列 有关说法不正确的是( ) A．分子 c 的种类有 61 种，只含三个碱基，分子量比 b 小得 多 B．b、c、d 的合成离不开化合物 a，这四种化合物的主要合 成场所相同 C．b、c、d 三种化合物能同时存在于同一个细胞器中 D．a、b 彻底水解后可得到四种不同的化合物，四种相同的 化合物 解析：a、b、c、d 分别代表 DNA、mRNA、tRNA、rRNA。c 为 tRNA，其一端有 3 个与密码子结合的碱基，并不是只含 3 个碱 基。密码子有 64 种，其中 3 种终止密码子不对应 tRNA，故分子 c 的种类有 61 种。b、c、d 的合成过程叫转录，a 的合成是 DNA 的复制，都主要在细胞核中进行。b、c、d 三种化合物能同时存在 于线粒体中。a、b 彻底水解后可得到四种不同的化合物——核糖、 脱氧核糖、胸腺嘧啶、尿嘧啶，四种相同的化合物是 A、C、G、 磷酸。 答案：A 知识点三 翻译 3．如图所示为高等生物多聚核糖体合成多肽链的过程，有关 该过程的说法正确的是( ) A．三个核糖体共同翻译出一条多肽链 B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸排列顺序上互不相同 C．图中核糖体从右向左移动 D．mRNA 上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越 短 解析：由图中肽链的长短可知，核糖体的移动方向是从右向 左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链。图示中多个核糖体以 同一个 mRNA 为模板，故合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上 完全相同。图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间 大致相同。 答案：C 基础达标 一、选择题(每小题 5 分，共 60 分) 1．对于下图，相关说法正确的是( ) ①表示 DNA 复制过程 ②表示转录过程 ③共有 5 种碱基 ④共有 8 种核苷酸 ⑤共有 5 种核苷酸 ⑥A 代表同一种核苷酸 A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③④ D．①③⑤ 解析：由图可知，此过程是遗传信息的转录过程。整个过程 涉及 5 种碱基：A、T、G、C、U，由于组成 DNA 的是 4 种脱氧 核苷酸，组成 RNA 的是 4 种核糖核苷酸，因此图中共有 8 种核苷 酸。 答案：C 2．下列对转录的描述正确的是( ) A．转录过程中模板链上的尿嘧啶和腺嘌呤配对 B．DNA→mRNA 过程属于转录，DNA→rRNA 过程不属于转 录 C．细胞中的一个基因可能转录出多个相同的 RNA D．转录的产物都会在核糖体中翻译出蛋白质 解析：转录的模板链是 DNA 的一条链，其上不会有尿嘧啶， A 项错误；DNA 可转录出三种 RNA，但只有 mRNA 可作为翻译 的模板，在核糖体中翻译出蛋白质，B、D 两项错误。 答案：C 3．下列有关 DNA 和 RNA 的叙述正确的是( ) A．DNA 和 RNA 是同一物质在不同时期的两种形态 B．DNA 和 RNA 的基本组成单位是一样的 C．细胞核和细胞质内的遗传物质分别是 DNA 和 RNA D．由碱基 A、C 和 T 可以组成 5 种核苷酸 解析：DNA 和 RNA 是两类不同的核酸，A 项错误；DNA 的 基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA 的基本组成单位是核糖核苷酸， B 项错误；细胞核和细胞质内的遗传物质都是 DNA，C 项错误； 碱基 T 为 DNA 的特有碱基，碱基 A 可组成 2 种核苷酸，碱基 C 也可组成 2 种核苷酸，而碱基 T 只能组成 1 种脱氧核苷酸，D 项 正确。 答案：D 4．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是( ) A.TGU B．UGA C．ACU D．UCU 解析：密码子为 mRNA 上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据 转录和翻译过程中的碱基互补配对原则，由 DNA 信息链上的 T 碱 基可推知 mRNA 上相应位置上的碱基是 A，由 tRNA 上的反密码 子最后一个碱基 A 可推知 mRNA 上相应位置上的碱基为 U，因此 苏氨酸的密码子为 ACU。 答案：C 5．如图表示蓝藻 DNA 上遗传信息、密码子、反密码子间的 对应关系。请判断下列说法中正确的是( ) A．分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核 B．除图中所示的两种 RNA 之外，RNA 还包括 tRNA C．图中②到③的过程需要在核糖体上进行 D．能够决定氨基酸的是③，其种类有 61 种 解析：根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确 定β链是转录模板，蓝藻是原核生物，没有细胞核，A 项错误。RNA 包括 mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和 rRNA(核糖体 RNA，图中 未画出)，B 项错误。图中②到③的过程是翻译过程，在核糖体上 进行，C 项正确。能够决定氨基酸的是 mRNA 上的 61 种密码子(终 止密码子除外)，③是 tRNA，D 项错误。 答案：C 6．一个 mRNA 分子有 m 个碱基，其中(G＋C)有 n 个；由该 mRNA 指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该 mRNA 合成的 DNA 分子至少含有的(A＋T)数、合成蛋白质时最多脱去的水分子 数分别是( ) A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2 C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2 解析：由题意知，mRNA 分子有 m 个碱基且 G＋C 的数目为 n，则此 mRNA 分子中 A＋U 的数目为 m－n，控制其合成的 DNA 分子模板链中 A＋T 的数目至少为 m－n，整个双链 DNA 分子中 A ＋T 的数目至少为 2(m－n)；由 mRNA 分子有 m 个碱基可知，以 其为翻译模板可合成最多含 m/3 个氨基酸的蛋白质分子，题干中 给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为(m/3)－ 2。 答案：D 7．下列甲、乙两图为真核细胞中发生代谢过程示意图，下列 有关说法中，正确的是( ) A．甲图所示过程叫作翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链 的合成 B．甲图所示翻译过程的方向是从右到左 C．乙图所示过程叫作转录，转录产物的作用一定是作为甲图 中的模板 D．甲图和乙图中都发生了碱基配对并且碱基互补配对方式相 同 解析：一条多肽链由一个核糖体控制合成，A 项错误；甲图 表示翻译过程，核糖体沿 mRNA 从右向左移动，B 项正确；乙图 表示转录，产物可能是 mRNA，也可能是 tRNA、rRNA，C 项错 误；翻译过程中碱基配对方式有 G 与 C、A 与 U，转录过程中碱 基配对方式有 G 与 C、A 与 U、T 与 A，D 项错误。 答案：B 8．下图为细胞核内控制呼吸酶合成的某基因(15N 标记)局部结 构示意图，该基因中 A 占全部碱基的 20%，下列说法正确的是 ( ) A．该基因在所有活细胞中都表达 B．该基因转录形成的 mRNA 中 U 占全部碱基的 20% C．解旋酶作用于①部位，DNA 聚合酶作用于②部位 D．将该细胞置于 14N 培养液中完成三个细胞周期，含 14N 的 子细胞占 75% 解析：所有细胞都需要呼吸，呼吸酶基因在所有活细胞中都 能表达，A 项正确。该基因中 A 占全部碱基的 20%，根据此条件 不能确定两条单链中 A 所占的比例，因此不能确定该基因转录形 成的 mRNA 中 U 占全部碱基的比例，B 项错误。解旋酶作用于② 部位，DNA 聚合酶作用于①部位，C 项错误。将该细胞(基因被 15N 标记)置于 14N 培养液中完成三个细胞周期，根据 DNA 半保 留复制特点，子代所有细胞中均含有 14N，因此含 14N 的子细胞 占 100%，D 项错误。 答案：A 9．下列关于基因表达的叙述，正确的是( ) A．T 细胞受病毒刺激后有特定 mRNA 的合成 B．线粒体、叶绿体和核糖体中均存在 A—T 和 U—A 的配对 方式 C．转运 20 种氨基酸的 tRNA 总共有 64 种 D．基因的两条链可分别作为模板进行转录，以提高蛋白质合 成的效率 解析：T 细胞受病毒刺激后，增殖分化形成效应 T 细胞和记 忆细胞，其细胞内基因选择性表达时合成特定 mRNA 和蛋白质， A 项正确：核糖体内可以发生翻译过程，有 U 与 A 的配对，但是 不能发生 DNA 的复制或逆转录过程，所以没有 A 与 T 的配对，B 项错误；转运 20 种氨基酸的 tRNA 总共有 61 种，C 项错误；基因 的两条链可分别作为模板进行复制，但是只有一条链可以作为模 板进行转录，D 项错误。 答案：A 10．某生物基因表达过程如下图所示。下列叙述与该图相符 的是( ) A．在 RNA 聚合酶作用下 DNA 双螺旋解开 B．DNA－RNA 杂交区域中 DNA 链上的 A 应与 T 配对 C．mRNA 翻译只能得到一条肽链 D．该过程发生在真核细胞的细胞核中 解析：图示过程为转录和翻译过程，在 RNA 聚合酶的作用下， DNA 双螺旋解开，同时开始 mRNA 的合成，A 项正确；DNA－ RNA 杂交区域中，DNA 链上的碱基 A 与 RNA 链上的碱基 U 配对， B 项错误；由图可知，多个核糖体结合在该 mRNA 上，该 mRNA 翻译能得到多条相同的肽链，C 项错误；根据图示，转录和翻译 同时进行，而真核细胞的细胞核中的基因是先在细胞核中转录后 在细胞质中翻译，故图示过程不可能发生在真核细胞的细胞核中， D 项错误。 答案：A 11．下列关于图中①②两种分子的说法，正确的是( ) A．①为 DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的 DNA B．②为 tRNA，一种 tRNA 可携带不同的氨基酸 C．遗传信息位于①，密码子位于②上 D．①和②共有的碱基是 A、C、G、T 解析：分析题图可知：①为 DNA 分子，DNA 复制后形成两 个相同的子代 DNA 分子，故 A 项正确；②为 tRNA，一种 tRNA 只能转运一种氨基酸，故 B 项错误；遗传信息为 DNA 分子脱氧核 苷酸的排列顺序，密码子存在于 mRNA 中，tRNA 中含有反密码 子，故 C 项错误；DNA 中含有 A、G、C、T 四种碱基，tRNA 中 含有 A、G、C、U 四种碱基，故 D 项错误。 答案：A 12．现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来 人工合成基因。现已知人体生长激素共含 190 个肽键(单链)，假设 与其对应的 mRNA 序列中有 A 和 U 共 313 个，则合成生长激素的 基因中 G 至少有( ) A．130 个 B．260 个 C．313 个 D．无法确定 解析：此蛋白质由 191 个氨基酸脱水缩合而成，控制其合成 的 mRNA 中最少有 573 个碱基，又知 mRNA 中 A＋U 为 313 个， 所以 mRNA 中 G＋C 为 573－313＝260(个)，故 DNA 的两条链中 G＋C 共有 520 个，即该基因中 G 至少有 260 个。 答案：B 二、非选择题(每小题 20 分，共 40 分) 13．如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。 据图回答： (1)图中①表示的过程称为________，催化该过程的酶是 ________。②表示的物质是________。 (2)图中天冬氨酸的密码子是________，胰岛素基因中决定 “…… ……” 的 模 板 链 的 碱 基 序 列 为 ________________。 (3)已知胰岛素由两条多肽链共 51 个氨基酸组成，指导其合成 的 ② 的 碱 基 数 远 大 于 153 ， 其 主 要 原 因 是 ______________________________________。一个②上可结合多 个核糖体，其意义是__________________________________。 解析：(1)图中①表示转录过程，需要 RNA 聚合酶的催化，转 录形成的产物②是 mRNA。(2)密码子在 mRNA 上，天冬氨酸的密 码子是 GAC，由 mRNA 上碱基序列可知胰岛素基因中决定 “…… ……” 的 模 板 链 的 碱 基 序 列 是 —CCACTGACC—。(3)胰岛素分子由 51 个氨基酸组成，指导其合 成的 mRNA 中碱基数至少为 153，实际却远大于 153，因为 mRNA 上含有终止密码子等不翻译的序列。一个 mRNA 上结合多个核糖 体能在短时间内合成大量的同种蛋白质，具有高效性。 答案：(1)转录 RNA 聚合酶 mRNA (2)GAC —CCACTGACC— (3)mRNA 上存在终止密码子等不翻译的序列 在短时间内合 成大量的同种蛋白质(答案合理即可) 能力达标 14.下图①～③分别表示人体细胞中发生的 3 种生物大分子的 合成过程。请回答下列问题： (1)过程①发生的主要时期是________和________。 (2)过程②发生的场所是____________，消耗的有机物是 ________________，a 链形成后通过________进入细胞质中与核糖 体结合。 (3)已知过程②的 a 链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的 54%，a 链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占 30%、20%， 则与 a 链对应的 DNA 区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。 (4)图中 y 是某种 tRNA，它由________(三个或多个)核糖核苷 酸组成。其中 CAA 称为________，一种 y 可以转运________种氨 基酸。若合成该蛋白质的基因含有 600 个碱基对，则该蛋白质最 多由________种氨基酸组成。 解析：(1)过程①表示 DNA 的复制，发生在有丝分裂的间期和 减数第一次分裂前的间期。(2)过程②表示转录，发生的主要场所 是细胞核，线粒体中也有转录发生，转录需要的原料是 4 种游离 的核糖核苷酸，需要消耗能量，合成的 RNA 通过核孔进入细胞质 中。(3)a 链 mRNA 中 G＋U＝54%，其中 G＝30%，则 U＝24%， 模板链中 C＝mRNA 中的 G＝30%，A＝mRNA 中 U＝24%，已知 模板链中 G＝20%，则模板链中 T＝1－30%－24%－20%＝26%， 即模板链中 A＋T 占该链碱基的 50%，根据碱基互补配对原则， 双链中 A＋T 占双链碱基的比例也是 50%，所以 A＝T＝25%。 (4)tRNA 是由多个核糖核苷酸组成的，其上的三个碱基(CAA)称为 一个反密码子。一种 tRNA 只能转运一种氨基酸。翻译过程中， 信使 RNA 中每三个碱基决定一个氨基酸，在不考虑终止密码子等 条件下，经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸的数目是信使 RNA 碱 基数目的 1/3，是 DNA(基因)中碱基数目的 1/6，但最多由 20 种氨 基酸组成。 答案：(1)有丝分裂的间期 减数第一次分裂前的间期 (2)细胞核、线粒体 ATP、核糖核苷酸 核孔 (3)25% (4)多个 反密码子 一 20